Unsaturated Flow Drying Bed (UFDB): An Alternative for Treatment of Septic Tanks Sludge

Gnagne Théophile, Yéo Ténénan Martial, Kouamé Yao Francis, Konan Koffi Félix

Faculty of Science and Environmental Management, University Nangui Abrogoua, Abidjan, C?te d’Ivoire.
Water and Sanitation for Africa, National Representation of C?te d’Ivoire, Abidjan, C?te d’Ivoire.

DOI: 10.4236/jwarp.2014.65045                

Abstract

Unsaturated Flow Drying Bed (UFDB) principles are based on the ones of wastewater treatment by infiltration-percolation on the one hand and septic tanks sludge solar-drying beds on the other hand. With UFDB, sludge charges are split with low heights, leading to the drying of suspended solids in 2 days, and the infiltration of the flow of liquid in unsaturated middle. For average charges reaching 12.5 cm/d, the treatment efficiency of total oxygen demand and Total Kjeldahl Nitrogen, respectively 95 and 96%, correspond to a treatment capacity of 0.5 kg of O₂/d/m² of drying area. Bacteria reductions of 4 Ulog are obtained from filtrates outlet, with average fecal coliforms charges less than 103 CFU/100 ml. Monitoring the hydrodynamic behavior through rates, moisture, organic matter and respiratory activity demonstrates that the clogging of the massifs is linked to a biofilm growth within them. A four week resting period allows biofilm resorption. Thus, the drying of the infiltration surface in two days, the elimination of carbon, nitrogen and bacterial pollutions, as well as the reversibility of clogging show that UFDB is a credible alternative for the treatment of septic tank sludge in the socio-economic context and climate of tropical Africa.

Keywords

Sludge, Clogging, Drying Bed, Unsaturated Zone, Aeration Pores

Conflicts of Interest

The authors declare no conflicts of interest.

References

[1]	UN Water (2010) Premiere partie: priorites, Ciblage et adequation des Flux Financiers. Evaluation annuelle mondiale de l’ONU-Eau sur l’assainissement et l’eau potable.
[2]	DSRP (2009) Document strategique de relance du developpement et de reduction de la pauvrete. Republique de Cote d’Ivoire.
[3]	Strauss, M. and Montangero, A. (2001) Gestion des boues de vidange. Institut Federal pour l’amenagement, l’epuration et la protection des eaux (EAWAG), BP 611, CH 8600 Duebebdarf Suisse.
[4]	Florian, K., Agnes, M., Kone, D. and Strauss, M. (2002) Gestion des boues de vidange dans les pays en developpement, Manuel de planification. Institut de Recherche sur l’Eau du Domaine des Ecoles Polytechniques Federales (EAWAG), Departement Eau et assainissement dans les pays en developpement (SANDEC).
[5]	Goula, B.T.A., Savane, I., Konan, B., Fadika, V. and Kouadio, G.B. (2006) Impact de la variabilite climatique sur les ressources hydriques des bassins de N’zo et N’zi en Cote d’Ivoire (Afrique tropicale humide). Vertigo, 1, 1-12.
[6]	Kone, D. and Strauss, M. (2004) Performances et Challenges des techniques de traitement a faible cout des boues de vidange. SANDEC, Institut federal suisse pour l’amenagement, l’epuration et la protection des eaux (EAWAG).
[7]	Mungray, A.K. and Kumar, P. (2007) Degradation of Anionic Surfactants during Drying of UASBR Sludges on Sand Drying Beds. Journal of Environmental Management, 88, 995-1002.
[8]	Ouattara, P.J.M., Coulibaly, L., Manizan, N.P. and Gourene, G. (2008) Traitement des eaux residuaires urbaines par un marais artificiel a drainage vertical plante avec Panicum maximum sous climat tropical. European Journal of Scientific Research, 23, 25-40.
[9]	Ouattara, P.J.M., Coulibaly, L., Tiho, S., Ouattara, A. and Gourene, G. (2011) Panicum Maximum (Jacq.) Density Effect upon Macrofauna Structure in Sediments of Pilot-Scale Vertical Flow Constructed Wetlands Treating Domestic Wastewater. Ecological Engineering, 37, 217-223. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoleng.2010.10.002
[10]	DEGREMONT (1989) Memento technique de l’eau. Edition du cinquantenaire, 9eme edition, Tome 1.
[11]	Agence de l’Eau (1992) Influence de la granulometrie du materiau filtrant par infiltration percolation. Etude inter agences no 8, Office international de l’eau, Paris.
[12]	Brouillet, J.L., Picot, B., Sambuco, J.P., Gaillard, L., Soteras, G. and Valarie, I. (2008) Ecotechniques d’assainissement des eaux usees domestiques: evolution et perspectives. XIIIe Congres Mondial de l’Eau, 1er au 4 septembre 2008, Montpellier.
[13]	Alain, L. (1999) Deshydratation de boues par lits de sechage plantes de roseaux. Conferences internationales sur les marais artificiels et le lagunage pour le traitement des eaux usees. CEMAGREF Lyon.
[14]	Agnes, M. and Martin, S. (2002) Gestion des boues de vidange. Institut federal pour l’amenagement, l’epuration et la protection des eaux, Departement Eau et Assainissement dans les pays en developpement, Duebendorf, Suisse.
[15]	Sachon, G. (1986) Les eaux usees residuaires des abattoirs de betail: gestion et traitement. Tribune Cebedeau, 516, 27-45.
[16]	Musy, A. and Soutter, M. (1991) Physique du sol. CH-1015 Lausanne, collection META.
[17]	AFNOR (1994) Qualite de l’eau. Environnement, Association francaise de normalization. 1st Edition, AFNOR, Paris.
[18]	Rodier, C. (1996) Le phosphore dans les sols et dans les milieux aquatiques. Transfert des polluants dans les hydrosystemes, Presse de l’ENPC, Paris.
[19]	CEAEQ (2005) Determination du phosphore total dans les eaux naturelles: Mineralisation au persulfate; methode colorimetrique automatisee; procedures adaptees pour le phosphore en teneur elevee et a l’etat de trace. MA. 303-P 5.0, 1ere rev., Centre d’expertise en analyse environnementale du Quebec, Ministere du Developpement durable, de l’Environnement et des Parcs du Quebec.
[20]	Menoret, C. (2001) Traitement d’effluents concentres par cultures fixees sur gravier ou pouzzolane. These de doctorat de l’Universite des Sciences du Languedoc, Montpellier II.
[21]	Hammer, O., Harper, D.A.T. and Ryan, P.D. (2001) Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis. Paleontologica Electronica, 4, 1-9.
[22]	Gnagne, T., Brissaud, F. and Houenou, P.V. (2007) Possibilites d’utilisation du ph pour le suivi de l’efficacite epuratoire des eaux usees peu alcaline fortement chargees en matieres oxydables en epuration par infiltration sur sable. Journal de la Societe Ouest-Africaine de Chimie, 24, 85-92.
[23]	Gnagne, T. and Brissaud, F. (2003) Etude des potentialites d’epuration d’effluent d’abattoir par infiltration sur sable en milieu tropical. Sud Science et Technologie, 11, 4-11.
[24]	Wanko, A. (2005) Etude des mecanismes de transfert et evaluation des capacites d’oxygenation et de traitement des dispositifs par cultures fixees sur support granulaire fin. These de doctorat N°99026201, Ecole doctorale MSH, Mathematiques et Sciences de l’information et de l’ingenieur, CEMAGREF.
[25]	Kouame, Y.F., Yeo, T.M., Gnagne, T., Konan, K.F., N’Gouandi, K.F., Yapo, O.B., Seka, A. and Houenou, P.V. (2010) Strategie d’elimination de l’azote des boues de vidange par Lit de Sechage a Ecoulement Non Sature (LSENS). Journal de la Societe Ouest-Africaine de Chimie, 29, 1-10.
[26]	Yeo, T.M., Gnagne, T., Konan, K.F., Kouame, Y.F. and Houenou, P.V. (2008) Etude de la vulnerabilite d’un lit de sechage d’effluents de fosses septiques a ecoulement non sature. European Journal of Scientific Research, 24, 187-196.
[27]	Lefevre, F. (1988) Epuration des eaux usees par infiltration percolation: Etude experimentale et definition du procede. These en Sciences de l’Eau et Amenagement. Universite des Sciences du Languedoc, Montpellier II.
[28]	Guilloteau, J.A. (1992) Traitement des eaux residuaires par infiltration percolation: Performances, biomasse et renouvellement des gaz. These de doctorat, Specialite Sciences et technique de l’eau, Universite Louis Pasteur de Strasbourg.
[29]	Page, S., Henault, C., Cheneby, D., Lagacherie, D. and Germon, J.C. (1998) Devenir de l’azote des eaux residuaires de feculerie apres epandage sur un sol cultive. Etude et Gestion des Sols, 5, 117-133.
[30]	Helmer, C., Kunst, S., Juretschko, S., Schid, M.C., Schleifer, K.H. and Wagner, M. (1999) Nitrogen Loss in a Nitrifying Biofilm System. Water Science andTechnology, 39, 13-21. http://dx.doi.org/10.1016/S0273-1223(99)00145-6
[31]	Gupta, A.B. and Gupta, S.K. (2001) Simultaneous Carbon and Nitrogen Removal from High Strength Domestic Wastewater in an Aerobic RBC Biofilm. Water Research, 35, 1714-1722. http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(00)00442-5
[32]	Castany, G. (1989) Hydrogeologie: Principes et Methodes. Aubin-LIGUGE, Poitiers.